铕(Ⅲ)/铽(Ⅲ)及镝(Ⅲ)金属有机荧光配位聚合物的合成及其在醛类分子识别中的应用

摘要

由稀土金属离子和有机配体共同构成的稀土金属有机荧光配位聚合物表现出很多优良的性质，在发光设备及传感器领域有广阔的应用前景。从目前的研究进展来看，对于稀土金属有机配位聚合物，大多是分散性不理想的块状固体，合成周期长，需要较高的合成温度，操作繁琐，因而简单、快速、节能、温和环保的合成方法亟需开发，合成的聚合物颗粒尽可能是纳米尺寸的、水溶性良好、功能多样化的。稀土金属有机配位聚合物在分子传感方面的研究尚处于起步阶段，需要进一步研究。甲醛、乙醛、丙醛等醛类分子由于其生物毒性和基因毒性，他们的识别、检测研究备受关注。本文利用稀土金属有机荧光配位聚合物优良的性质，试图开发其在醛类分子识别领域中的应用，希望能建立可视化识别醛类分子的荧光方法。
　　 基于以上考虑，本文以铕(Ⅲ)、铽(Ⅲ)、镝(Ⅲ)和芳香多羧配体为原料，合成了两个系列的小尺寸、溶解性良好的稀土金属有机荧光配位聚合物，并研究了聚合物的结构、组成、性质及其在醛类分子识别中的应用，希望基于稀土金属有机配位聚合物建立醛类小分子的可视化识别方法。主要研究内容分为两个部分:
　　 (1)常温常压条件下，以表面活性剂辅助一步合成了稀土金属有机配位聚Tb2-xEuxBDC(0≤x≤2，BDC=1，4-benzenedicarboxylate)。此聚合物具有可以调控的荧光发射，通过调控两种稀土离子的比例可以获得由绿、黄、橙到红之间的不同荧光发射的材料。另外，以Tb(Ⅲ)聚合物和甲醛、乙醛、丙醛为例，考察了聚合物与小分子醛作用前后聚合物荧光发射的变化，实现了聚合物对小分子醛的识别。
　　 (2)利用氨基对苯二甲酸(2-amino-1，4-benzenedi-carboxylicacid，H2aBDC)和Dy3+通过溶剂热法合成了稀土金属有机配位聚合物DyaBDC的纳米球。在一定范围内改变反应物的浓度，可对纳米颗粒粒径进行调控，文中获得了80nm、150nm、350nm、700nm等不同粒径的纳米颗粒。研究配位聚合物与水和醛类分子的相互作用发现，两种分子的出现，可以使本来不具有荧光发射的聚合物呈现出强烈的蓝色或靛蓝色荧光。以甲醛、乙醛、丙醛为例，详细研究了醛类分子的加入对聚合物荧光发射尤其是发射峰位移的影响，并基于此实现了对醛类分子的识别。初步研究了聚合物与水作用后，荧光发射的变化，并构建了荧光印刷板的雏形。此外，还对聚合物纳米颗粒的暗场散射性质进行了初步表征。总之，通过系列表征和研究，构建了多功能的稀土金属有机配位聚合物DyaBDC的纳米球。

目录

声明

论文说明

摘要

第1章 选题依据

1．1 研究意义

1．2 国内外研究现状及发展动态分析

1．2．1 金属有机配位聚合物的简介

1．2．2 稀土金属有机配位聚合物简介

1．2．3 醛类识别简介

1．3 存在的主要问题

1．4 研究目标与拟解决的关键科学问题

1．5 研究内容及研究路线

1．5．1 研究内容

1．5．2 研究路线

第2章 荧光可调的稀土金属有机配位聚合物及其在醛类识别中的应用

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 试剂

2．2．2 仪器

2．2．3 Tb2-xEux(BDC)3·(H2O)n(0≤x≤2)的合成

2．2．4 醛类识别

2．2．5 醛类分子的标定

2．3 结果与讨论

2．3．1 Tb2-xEux(BDC)3(H2O)n的表征

2．3．2 荧光性质及发射调控

2．3．3 Ln2(BDC)3(H2O)n(Ln=Tb，Eu)配位聚合物识别醛类的研究

2．4 小结

第3章 基于镝(Ⅲ)的功能纳米配位聚合物的构建及其性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂

3．2．2 仪器

3．2．3 Dy(NO3)3·xH2O的DMF溶液的制备

3．2．4 DyaBDC的合成

3．2．5 醛类分子的识别

3．2．6 醛类标定

3．3 结果与讨论

3．3．1 DyaBDC的粒径调控

3．3．2 DyaBDC的表征

3．3．3 DyaBDC与水的相互作用及应用

3．3．4 DyaBDC与醛的作用研究

3．4 小结

第4章 全文总结和展望

4．1 总结

4．2 展望

参考文献

攻读硕士期间主要成果

致谢